试述供热末端混水系统的应用

黄增涛

摘要：随着我国城市化步伐不断地加快，节约能源和资源、进行环境保护、走可持续的发展路线成为建筑界一直在探索的课题。我国建筑在使用中最大的能耗是采暖和制冷。针对国内集中供热系统存在许多普遍性的问题，多种技术应运而生，其中末端混水系统技术最近颇受青睐。本文针对新型混水系统的原理、控制依据以及在供热系统中实现的功能进行了详细的介绍。

关键词：节能降耗；混水回路；水力失调；“质”与“量”同时调节；变频水泵

中图分类号：TU833文献标识码： A

1、混水系统技术的研究

目前中国的供热系统存在许多问题，为了更好地解决上述供热问题，末端混水系统在供暖系统中得到广泛的应用，其中产生最明显的特点就是实现二次管网的小流量大温差运行，末端用户大流量小温差运行，为末端楼宇提供独立的资用压头，解决供热系统的水力失调问题，会对整个供暖系统的节能降耗产生深远的影响。以下常见的混水系统形式:

1.1水喷射器系统

在热网的供水管路上安装水喷射器，供水进入水喷射器，在喷嘴处形成很高的流速，

喷嘴出口处动压升高，静压降低到低于回水管的压力，回水管的低温水被抽引进入喷射器，并与供水混合(如图3-la)。

1.1.1喷射器的优点

1)无振动、无噪音，不扰民;

2)结构简单、紧凑，安装方便;

3)工作可靠，不需备件、免维修;

4)无运动部件，寿命可达1020年;

5)节约用电，节约热能，无需管理，节约运行管理成木。

1.1.2喷射器的缺点

1)需要较高的资用压差，才能保证正常运行;

2)可调性差，供水参数变化大。

1.2 混水泵系统

1)混水泵跨接在供水管和回水管之间，进行旁通混水(如图3-lb);

2)混水泵安装在供水管上，该水泵同时起到供水加压和混水的双重作用(如图3-1c);

3)混水泵安装在回水管上，该水泵同时起到回水加压和混水的双重作用(如图3-ld);

1.3新型的混水泵系统

最初，混水系统只是为了解决高温水转变为低温水，单一的进行“质”调节，无法实现热计量以及监测，自动化程度不高，不能算为一种系统。但是随着行业技术的发展，以及供热系统存在的普遍性问题，混水系统可以节能技术得到了迅速的提高。目前国内市场上的混水系统，具有先进的热计量监测系统，实行量化管理，先进远程监控系统，做到远程管理，能够实现系统高度的智能化，“质”与“量”的同时调节，真正的做到了集多种功能于一身的混水系统，为建筑的高度舒适性提供了保障。

1.3.1主要设备及功能(如图3-2)

1)气候补偿器—根据室外大气的变化，改变供水温度以及供水量满足室内的舒

适度要求。

2)循环泵—安装在二次侧的供水管道上，此泵为变频泵，通过控制系统，实现变频

混水加压的作用，同时该泵具有监测流量的功能。

3)电动两通阀—改变用户的回水量，实现供水与回水的不同混合比，从而实现供水温度的改变。

4)温度、压差传感器—监测一、二次侧供回水温度与压力，把信号传递给控制系统，

实现控制与记录。

1.3.2工作原理

混水泵安装在二次侧的供水管上，保持室内的“大流量，小温差”运行。气候补偿器，根据室外的温度，改变供水与回水的比例，以及对混水泵进行变频，实现“质”与“量”的双重调节，实现按需供热，确保室内的舒适性要求。

1.3.3控制依据及方式

1)混合比的确定

对于各种混水连接方式的供热系统，混合比又称混合系数，是至关重要的参数。根据

定义，混合比u，是进入混水装置的回水量与供水量之比，如图3-3所示。

从上述式子可知，供水温度

G2h都是监测值，想要调节二次侧供水温度，只有调节G1h的大小，此动作是通过电动两通阀完成的。

2)控制方式

第一级控制:根据室外的温度，控制二次侧的供水温度。

第二级控制:实现等温差控制，如室外温度过低，建筑所需热负荷增加，其供水温度升

高，为保证等温差运行，则通过对混水泵变频，增加供水量;反之，减少供水量。

由于两级控制存在耦合的关系，所以是一种动态平衡的关系。系统自带多种供水温

度曲线.根据不同的楼宇特点.选择其供热曲线，同时也可以根据整个采暖季的运行情况，

对监测的数据进行整理，拟合一条适合该楼宇的供热曲线。

2、末端混水系统在供热系统中的作用

2.1实现按需供热，改善舒适性

在楼前接入混水系统后，根据室外气候变化，建筑物特性及设定的舒适度要求，对混

水系统进行“质”与“量”的调节，来改善室内环境，实现按需供热。同时系统的整体耗热量水平降低。如北京地区，室内温度从25降低到21,其节约的热能如下:

(25-21 )/[21一(-7.6) ]=4/28.6=14%

其中:-7.6为北京采暖期室外平均温度。经验显示，热能节省至少1020%

2.2解决楼宇之间的水平失调问题

采暖水平失调的主要原因是由于各用户的实际压降与设计压降不匹配，从而各用户

流量分配不合理。混水系统，主管网采用“大温差，小流量”运行模式，末端用户采用“大流量，小温差”运行模式，因此主管网的阻力相对较小，末端用户阻力相对较大。由水力稳定性可知，这样的运行模式，整个系统的平衡性较好，不易产生水力失调问题，即使局部出现水力失调问题，也可以通过调节混水量来调节。

2.3解决楼宇的热力垂直失调问题

末端用户的“大流量，小温差”运行模式，有利于改善热力工况垂直失调问题，这主要

是因为:系统流量越大，用户越接近设计流量，散热器散热越充分。

2.4节省热力管网的主循环泵电耗

目前大部分用户是定流量系统，即使热力站循环泵加装了变频，也无法实现变流量变频，自动节能，这是由于系统的水力失调造成的。在楼前接入混水系统，二次网变成“小流量，大温差”的变流量系统，供回水温差增大，提高换热效率，回水温度降低，减少管网的热损失，最重要的是，降低了二次网的循环流量，变频技术得以实现。根据水泵的特性关系式可知，流量与功率成三次方的关系，二次网的流量减少20% ,其泵的能耗为0.83=o.512，将近节约一半的电耗，现实上二次网流量减少20%完全可以实现。

2.5可用于多种形式的散热设备和管路系统

除散热器以外，其它形式的末端设备也被广泛的采用，如地板辐射采暖、风机盘管空

调系统采暖。这些采暖要求的供热介质温度较严格，通常比散热器的低，混水系统可以通

过“质”与“量”调节，来满足温度的要求。目前供热系统中，大部分老建筑是单管制，新建建筑则双管居多，形成同一供热系统中，单双管以及不同的末端设备并存的问题，给水力平衡和供热调节带来困难。在楼前接入混水系统，可以满足不同的温度需求，很好地适应单

双管系统，使新，旧老区共存，共同达到水力平衡和节能的要求。

2.6分阶段改变供热模式

对于不同用途的建筑来说，所需的供热模式不同，如学校在寒假期间，保持低温供

热，防止冻坏散热器，在上学期间，按气候补偿控制，根据室外温度变化，调节各用户热

量，达到舒适节能。

3应用示例

3.1在一个区域供热管网中安装多个混水系统(新建系统)

1）在终端用户中使用同种类型的末端设备(如散热器)

2)在终端用户中使用不同类型的末端设备(如散热器和地板)

不同用途的终端用户(如医院、学校、住宅、办公楼等)

3.2在现有区域供热管网中安装一个混水系统(改造系统)

1)将混水系统安装在区域供热管网现有的建筑物中

2)将混水系统安装在区域供热管网的新建筑物中

4、结束语

新型的末端混水系统，拥有先进的控制系统。采用变频水泵对供水实现“质”与“量”

的同时调节，有效地解决水力失调，改善水力工况，实现变流量调节，增大供回水温差，循

环泵变频节电。根据室外温度调节供热量，提高供热质量，节能降耗。如果整个供热系统全

部安装末端混水系统，节电30%，节能10% ,这一目标可以实现。

参考文献

[l]李德英.供热工程[M].中国建筑工业出版社，2004

[2]石兆玉.供热系统分布式混水连接方式的优选「J].区域供热，2009.6

[3]黄涛.热网混水系统的应用与节能[J].区域供热， 2009.5.